基于发动机性能测试试验的故障诊断方法研究

发布时间：2017-08-10 16:24

  本文关键词：基于发动机性能测试试验的故障诊断方法研究

  更多相关文章： 发动机 低速耐久 故障诊断 热力特性参数 MATLAB 图形用户界面

【摘要】：随着发动机在日常生活,生产领域得到越来越广泛的应用,如何确保所生产制造的发动机在正常运行的同时具备可靠的安全性,也成为了不断被研究的重要课题。发动机性能测试试验应运而生,而针对测试试验的故障诊断技术也成为了不断被人们关注的研究重点。本文以某型号的发动机低速耐久试验作为研究蓝本,通过搭建试验平台,布置试验装置,制定试验方案,完成了总时长超过1000小时的发动机低速耐久性能测试试验。利用LABVIEW搭建数据监控和采集平台,获得大量的发动机样本历史试验数据,并以其作为本次课题的研究数据源。针对大量获得的历史数据中的各个热力特性参数,根据其分布特性,建立了一套计算热力特性参数正常变化范围的计算方法,并将其作为衡量热力特性参数是否正常变化的重要标准。本文定义了发动机热力特性参数故障诊断的三个重要检测项目:健康性检测,数据可靠性检测以及长期故障隐患检测。并对每一个发动机长时间样本运行数据完成三项检测,得出最后的故障诊断结论。本文采用MATLAB的脚本程序编译功能,实现数据处理和诊断过程的自动化实现。最后使用MATLAB的图形用户界面工具,将所编译的实现不同功能的脚本程序进行集成,设计出故障诊断用户界面,实现故障诊断的可视化,便捷化,智能化。本文以热力特性参数的故障诊断作为切入点,初步探究了发动机故障诊断的数据检测和诊断界面的建立流程,对于其他类型的发动机性能测试试验,均具有极其重要的参考价值。
【关键词】：发动机 低速耐久 故障诊断 热力特性参数 MATLAB 图形用户界面
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK407
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 课题的研究对象11-13
• 1.1.1 活塞式内燃机11-12
• 1.1.2 燃气轮机12-13
• 1.2 课题研究背景及意义13-14
• 1.3 国内外故障诊断技术的发展及应用14-17
• 1.3.1 活塞式内燃机故障诊断技术的发展概况及研究现状14-16
• 1.3.2 燃气轮机故障诊断技术的发展概况及研究现状16-17
• 1.4 课题的主要研究内容17-18
• 1.5 本文的组织结构18-20
• 第二章 发动机低速耐久试验介绍20-32
• 2.1 概述20
• 2.2 试验装置20-24
• 2.2.1 发动机试验台架20
• 2.2.2 试验装置20-23
• 2.2.3 试验辅助装置及控制设备23-24
• 2.3 试验内容24-27
• 2.3.1 试验目标与意义24
• 2.3.2 试验内容与流程24-27
• 2.4 试验数据采集27-31
• 2.4.1 数据采集界面28-29
• 2.4.2 热力特性数据获取与转换29-31
• 2.4.3 节气门开度的计算31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 试验特性参数介绍32-44
• 3.1 概述32
• 3.2 热力特性参数介绍32-41
• 3.2.1 进气歧管压力32-33
• 3.2.2 进气温度33-34
• 3.2.3 排气温度34
• 3.2.4 机油温度与机油压力34-35
• 3.2.5 循环水温度35-37
• 3.2.6 燃油温度和压力37-38
• 3.2.7 大气压力与大气温度38-39
• 3.2.8 曲轴箱压力39-40
• 3.2.9 进水温度，出水温度及出水压力40-41
• 3.3 工况特性参数介绍41-43
• 3.3.1 节气门开度41-42
• 3.3.2 转速42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 热力特性参数故障诊断及检测判据的建立44-59
• 4.1 热力特性参数故障诊断项目44
• 4.2 试验数据分析理论介绍44-47
• 4.2.1 大数据分析方法概述44-45
• 4.2.2 基于关联分析的数据挖掘45-46
• 4.2.3 基于数理统计的数据挖掘46-47
• 4.3 数据可靠性检测判据47-50
• 4.3.1 可靠性判据简介47-48
• 4.3.2 相关性检测依据48-49
• 4.3.3 物性变化规律判据49-50
• 4.4 数据健康性检测判据50-58
• 4.4.1 健康性判据简介50-51
• 4.4.2 试验规定健康性判据51
• 4.4.3 历史健康性判据简介51
• 4.4.4 历史健康性判据计算（以进气歧管压力为例）51-56
• 4.4.5 历史健康性判据计算（以循环水温度为例）56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 发动机运行数据检测与故障诊断59-86
• 5.1 概述59
• 5.2 运行数据检测流程59-60
• 5.3 数据健康性检测60-70
• 5.3.1 健康性检测基本流程60-61
• 5.3.2 发动机样本运行数据和master数据范围的导入61-62
• 5.3.3 进气歧管压力的master健康运行范围的修正62-64
• 5.3.4 确定工况运行段和怠速段64-65
• 5.3.5 发动机样本运行数据检测65-66
• 5.3.6 检测图绘制66-70
• 5.4 数据可靠性检测70-76
• 5.4.1 可靠性检测目的70
• 5.4.2 可靠性检测流程70-71
• 5.4.3 检测对象及数据源71
• 5.4.4 检测方法71-73
• 5.4.5 检测结果73-76
• 5.5 数据长期故障隐患检测76-81
• 5.5.1 检测目的76
• 5.5.2 检测对象及检测数据源76
• 5.5.3 检测流程76-77
• 5.5.4 热力特性参数的历史特征值计算77-78
• 5.5.5 长期趋势检测图的绘制78-79
• 5.5.6 长期故障隐患检测结果分析79-81
• 5.6 故障库的建立81-85
• 5.6.1 排气温度81-82
• 5.6.2 出水温度与循环水温度82-83
• 5.6.3 燃油压力83
• 5.6.4 机油温度83
• 5.6.5 机油压力83-84
• 5.6.6 曲轴箱压力84
• 5.6.7 进气歧管压力84-85
• 5.6.8 出水压力85
• 5.7 本章小结85-86
• 第六章 发动机热力特性参数故障诊断用户界面86-106
• 6.1 概述86
• 6.2 MATLAB图形用户界面介绍86-88
• 6.2.1 GUI及GUIDE简介86-87
• 6.2.2 图形用户界面设计过程87-88
• 6.3 故障诊断软件介绍88-98
• 6.3.1 故障诊断主界面88-89
• 6.3.2 数据可靠性分析界面89-90
• 6.3.3 长期故障隐患检测界面90-93
• 6.3.4 检测图绘制界面93-96
• 6.3.5 检测结果综合分析界面96-98
• 6.3.6 故障诊断检测输出结果98
• 6.4 故障诊断案例98-103
• 6.4.1 故障诊断案例分类98-99
• 6.4.2 数据健康性故障案例99-100
• 6.4.3 数据可靠性故障案例100-101
• 6.4.4 单周期故障隐患案例101-102
• 6.4.5 长时间域故障隐患案例102-103
• 6.5 故障诊断用户界面设计总结和未来改进方向103-105
• 6.5.1 设计总结103-104
• 6.5.2 未来改进方向104-105
• 6.6 本章小结105-106
• 第七章 全文总结和展望106-108
• 7.1 全文总结106-107
• 7.2 后期展望107-108
• 参考文献108-112
• 致谢112-113
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文113

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本文编号：651726